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材料科学基础试题及答案 一、出题形式一：填空类 1．在立方系中，晶面族{123}中有 24 组平面，晶面族{100}中有 3 组平面。 2．获得高能量的原子离开原来的平衡位置，进入其它空位或迁移至晶界或表面，形成 肖脱基 空位。如果离位原子进入晶体间隙，形成 费仑克尔 空位。 3．点缺陷的类型分为 空位 和间隙原子；当相遇时两者都消失，这一过程称为 复合或湮灭 。 4．刃型位错的柏氏矢量b与位错线t互相 垂直 ，刃型位错移动的方向与b方向 一致 。螺型位错的移动方向与柏氏矢量b 垂直 ，螺型位错的柏氏矢量b方向与位错线t的方向 平行 。 5．由于界面能的存在，当晶体中存在能降低界面能的异类原子时，这些原子将向境界偏聚，这种现象叫 内吸附能量起伏结构起伏晶界阻滞取向差取向差残余应力回复再结晶短路扩散应力定义为“单位面积上所承受的附加内力”。ΔG* 0，这说明形成临界晶核是需要能量的。形成临界晶核所需的能量ΔG*称为临界形核功 。 9．弹性滞后：在材料中产生给定的应力所需的应变能与那个应力对应的弹性能之间的差值。 若在弹性范围内加载或去载，应变不是瞬时达到其平衡值，而是通过一种弛豫过程完成的，即随时间的延长，逐步趋于平衡值的弹性应变叫滞弹性应变。 1、简要论述稀土金属微观结构和性能特点。 答：稀土原子的价电子层结构比较复杂。钪和钇遵循原子构造原理，其价电子层结构分别为3d14s2和4d15s2。57～71号的镧系原子出现反常，它们的价电子层结构不是从4f16s2到4f146s2，其中57La、58Ce、64Gd和71Lu原子的价电子层结构中出现5d1。稀土原子的价电子层结构具有下列3个明显的特点：（1)最外层是ns2电子，与周期表中s区元素的价电子层结构相似，是活泼金属。 (2)次外层是(n－1)d0～1(n－1)s2(n－1)p6结构。 (3)次次外层是4f0～14(Sc和Y除外）。 特点：1）稀土元素是典型的金属元素。它们的金属活泼性仅次于碱金属和碱土金属元素，而比其他金属元素活泼。稀土元素能形成化学稳定的氧化物、卤化物、硫化物。稀土易和氧、硫、铅等元素化合生成熔点高的化合物，因此在钢水中加入稀土，可以起到净化钢的效果。稀土元素具有未充满的4f电子层结构，并由此而产生多种多样的电子能级。因此，稀土可以作为优良的荧光，激光和电光源材料以及彩色玻璃、陶瓷的釉料。稀土离子与羟基、偶氮基或磺酸基等形成结合物，使稀土广泛用于印染行业。稀土具有类似微量元素的性质，可以促进农作物的种子萌发，促进根系生长，促进植物的光合作用。 2、根据下面的派－纳力公式： 解释晶体滑移为什么多是沿着晶体中原子密度最大的面和原子密排方向进行。式中b为柏氏矢量的模，G：切变模量，v：泊松比，a为面间距。 答：由公式可知，a最大，b最少时派－纳力最少，故滑移面应是晶面间距最大的最密排面，滑移方向应是原子最密排方向，此方向b一定最少。 3、用弗兰克－瑞德源机制解释位错的增值过程。 答：若某滑移面上有一段刃型位错AB，它的两端被位错网节点钉住不能运动。现沿位错b方向加切应力，使位错沿滑移面向前滑移运动，形成一闭合的位错环河位错环内的一小段弯曲位错线。只要外加应力继续作用，位错环便继续向外扩张。同时环内的弯曲位错在线张力作用下又被拉直，恢复到原始状态，并重复以前的运动，络绎不绝地产生新的位错环，从而造成位错的增殖，并使晶体产生可观的滑移量。 4、(1)晶体的特性； 答：1）自限性；2）均一性；3)各向异性；4)对称性；5)最小内能性；6)稳定性 1)晶体有整齐规则的几何外形；2)晶体有固定的，在熔化过程中，温度始终保持不变；3)晶体有各向异性的特点。 答：陶瓷是典型的脆性材料。图是典型金属与陶瓷材料的应力-应变曲线的对比。金属能够发生较大的塑性形变，而陶瓷只有很小的弹性形变，看不到屈服点。所以陶瓷的韧性。G=4×1010Nm-2，位错的柏氏矢量等于原子间距，b=2.0×10-10m，取α=0.75，计算（1）单位长度位错线的应变能2）单位体积的严重变形铜晶体内部存储的位错应变能。（设位错密度为1010m/cm3单位长度位错线的应变能2=0.75*4×1010Nm-2*（2.0×10-10m）2=1.2*10-9 J （2）设体积为V= 1cm3，则单位体积的严重变形铜晶体内部存储的位错应变能10-9 *1010m/cm3=12 J 标注题，如：在单位晶胞中标出立方晶系的晶面和晶向： Ⅴ、第四大类知识要点：结合本地产业来应用理论分析问题 出题形式：小论文方式的阐述题，如 1、结合佛山支柱材料工业情况对一具体材